РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ ПЛАЗМОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА НАНОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА МОЛИБДЕНА

Ширяева Людмила Сергеевна , Руднева Виктория Владимировна , Галевский Геннадий Владиславович

2017 / Том 21 №12 (131) 2017 [ Металлургия и материаловедение ]

ЦЕЛЬ. Молибден - тугоплавкий и коррозионностойкий металл, который находит широкое применение в производстве легированных сталей, а также кислотостойких и жаростойких сплавов. При использовании в наносостоянии открываются новые перспективы его применения: получение жаро- и кислотостойких сплавов с повышенными коррозионными и физическими свойствами; производство смазочных составов; в качестве катализатора (в том числе в производстве углеродных нанотрубок); производство покрытий и полимеров. Целью работы является разработка физико-химических основ плазмометаллургического производства нанодисперсного порошка молибдена, включающих термодинамику и кинетику плазменного восстановления триоксида молибдена, а также выбор плазмообразующих газов. МЕТОДЫ. Работа выполнена с привлечением методов термодинамического и кинетического анализа. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Сравнительный анализ процесса восстановления различными восстановителями, проведенный для восстановления триоксида молибдена, показывает, что обычные газовые восстановители (водород и близкий к нему по термодинамическим возможностям оксид углерода) могут существенно изменить свободную энергию системы молибден - кислород в сторону, благоприятствующую образованию металла лишь в области температур до 4000 К, причем повышение температуры в интервале 2000-4000 К уменьшает их восстановительные возможности. В этой температурной области определенные преимущества имеет атомный водород, хотя его способность к восстановлению также сильно уменьшается с повышением температуры. Напротив, восстановительная способность углерода и метана значительно возрастает в рассмотренном интервале температур. ВЫВОДЫ. При термодинамическом анализе восстановления триоксида молибдена пропаном установлено, что образование молибдена возможно в интервале температур 4800-2300 К, причем степень восстановления составляет 100%. Во всем исследуемом интервале температур присутствует CO. Это свидетельствует о том, что восстановление оксида молибдена осуществляется углеродсодержащими продуктами пиролиза пропана. Процесс нагрева и испарения порошка триоксида молибдена при 4000 К осуществляется за время порядка 2∙10^-4 с.

Ключевые слова:

плазмометаллургический синтез, нанодисперсные порошки молибдена, реактор, порошковая металлургия, защитные покрытия

Библиографический список:

1. Shiryaeva L.S., Galevsky G.V., Rudneva V.V., Garbuzova A.K. A study on the production of titanium carbide nano-powder in the nanostate and its proper-ties // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 150 (2016) 012034 doi: 10.1088/1757-899X/150/1/012034
2. Каламазов Р.У., Цветков Ю.В., Кальков А.А. Высокодисперсные порошки вольфрама и молибдена. М: Металлургия, 1988. 360 с.
3. Сурис А.Л. Термодинамика высокотемпературных процессов: справочник. М.: Металлургия, 1985. 568 с.
4. Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы. Л.: Химия, 1981. 248 с.
5. Ширяева Л.С., Ноздрин И.В. Термодинамический анализ процессов плазменного синтеза карбида хрома // Известия вузов. Черная металлургия. 2011. № 10. С. 3–7.
6. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: справочник: в 4 т. / под ред. В.П. Глушко. М.: Наука, 1978–1982 гг. 4000 c.
7. Spangehberg H.J. Thermodynamische Funktion verschiedener Kohlenwasserstoff–Stickstoff–Verbindungen und Radicals bei hohen Temperaturen und die Zussammensetzurg von CHN–Plasmen // Zeitschrift für physikalische Chemie. 1974. № 1. P. 1–15.
8. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. М: Металлургия, 1991. 432 с.
9. Schick H.L. Thermodynamics of Certain Refractory Compounds: V. 11. N-Y.: Academicpress, 1966. 775 p.
10. Barin J., Knacbe O. Thermochemical properties of Inorganic Substances. N-Y.: Academicpress, 1973. 647 p.
11. Ноздрин И.В., Ширяева Л.С., Галевский Г.В., Руднева В.В. Исследование характеристик реактора для плазмометаллургического производства тугоплавких боридов и карбидов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2011. № 8. С. 27–32.
12. Цветков Ю.В., Панфилов С.А. Низкотемпературная плазма в процессах восстановления. М.: Наука, 1980. 360 с.
13. Дембовский В. Плазменная металлургия М: Металлургия, 1981. 280 с.

Файлы:

• реферат (скачать | просмотреть) - скачано 23 раза
• статья (скачать | просмотреть) - скачано 41 раз